Dream Chip Systemmodul für hohe Datendurchsätze

Das System on Module von Dream Chip kombiniert die komplette Funktionalität eines Computers mit der Bild- und Videoverarbeitung auf einem kompakten Board mit Abmessungen von 29 mm x 29 mm.
Das System on Module von Dream Chip kombiniert die komplette Funktionalität eines Computers mit der Bild- und Videoverarbeitung auf einem kompakten Board mit Abmessungen von 29 mm x 29 mm.

Um die riesigen Datenmengen von Kameras und Sensoren zu verarbeiten, hat Dream Chip ein Systemmodul entwickelt, das kleiner als eine Scheckkarte ist.

Das »Arria 10 SoM« (»SoM« steht für System on Module) von Dream Chip kombiniert die komplette Funktionalität eines Computers mit der Bild- und Videoverarbeitung auf einem kompakten Board mit Abmessungen von 29 mm x 29 mm. Damit ist das »Arria 10 SoM« kleiner als eine Scheckkarte. Das Board eignet sich auch für den Einsatz in der industriellen Bildverarbeitung und der Künstlichen Intelligenz (KI).

Seine Rechenleistung bezieht das Board aus einem Intel-Chip vom Typ »Arria 10 SX«, in dem ein Dual-Core-Prozessor auf Basis des ARM Cortex A9 sowie ein FPGA mit bis zu 480.000 Logikeinheiten kombiniert sind.

Die SoM-Platine wird über zwei Mezzanine-Steckerleisten auf das kundenspezifische Baseboard aufgesteckt. Diese Implementierung als »System on Module« bietet gegenüber der direkten Verwendung eines FPGAs deutliche Vorteile: Der User muss sich weder um die Speicherkonfiguration noch um die Anschlüsse für die Kommunikationsleitungen (I/Os) oder die Einzelheiten der Stromversorgung kümmern. Stattdessen kann er leicht und kostengünstig sein anwendungsspezifisches Baseboard entwickeln und dabei die Rechen- und Connectivity-Möglichkeiten des SoM in vollem Umfang nutzen.

Seine spezielle interne Architektur macht ihn zur Verarbeitung von  Bild- und Videodaten besonders geeignet: Zwei separate DDR4-Speicherschnittstellen ermöglichen es dem ARM Cortex-A9-Subsystem, parallel zum FPGA-Subsystem speicherintensive Anwendungen wie Frame Buffering oder Object Detection durchzuführen, ohne in Probleme mit der Bandbreite oder in Zugriffskonflikte zu geraten. Diese Vorteile zeigen sich besonders in Anwendungen mit hoher Bildrate sowie in 3D- und 4K-Anwendungen. 32 vielseitig verwendbare LVDS-Leitungen mit hoher Bandbreite dienen als Ein- und Ausgang für kundenspezifische Anschlusskonfigurationen von Bildsensoren, Displays, AD- oder DA-Wandlern. Damit lassen sich beispielsweise bis zu acht hochauflösende Kameras anschließen – etwa für die Videoverarbeitung in Robotik und in KI-Edge-Geräten.

Geeignet für Industrie und KI

Das »Arria 10 SoM« von Dream Chip ist aber bei weitem nicht nur auf die Bildverarbeitung festgelegt: Alle Komponenten auf dem SoM sind für den Einsatz in rauen industriellen Umgebungen zertifiziert. Diverse konstruktive und schaltungstechnische Maßnahmen sichern den zuverlässigen Betrieb auch dort, wo eine erhöhte Robustheit erforderlich ist. In der Messtechnik und Datenerfassung, wo High-Speed-ADC/DAC-Funktionen benötigt werden, kann das »Arria 10 SoM« seine Leistungsfähigkeit voll ausspielen, beispielsweise in Datengrabbern und Datenloggern. Weitere Einsatzmöglichkeiten für dieses kompakte Board eröffnen sich auch rund um Software Defined Radio.

Durch die Flexibilität der Kombination aus ARM-Prozessor und FPGA ist das System zudem für den Einsatz im schnell wachsenden Markt für Künstliche Intelligenz geeignet. Für die Verarbeitung Neuronaler Netze, etwa mit den verbreiteten Tensor-Flow-Libraries, stellt dieses System eine geeignete Plattform dar.

Das SoM verfügt über zahlreiche Kommunikationsschnittstellen, etwa für 10-Gigabit-Ethernet, Glasfaser, 12G SDI und USB 2.0 – um nur einige zu nennen. Diese reichhaltige Ausstattung mit Datenschnittstellen macht das Gerät zum Gateway-Rechner. Das FPGA verleiht dem System eine hohe Flexibilität und Skalierbarkeit, um intelligente Edge- und Client-Systeme kostengünstig zu realisieren.  

Damit Entwickler mit dem Arria 10 SoM schnell zu Ergebnissen kommen, stellt Dream Chip eine spezielle Portierung von Intels Arria 10 Golden System Reference Design zur Verfügung – einschließlich Bootloader und der Linux-Distribution Yocto. Weitere Softwarewerkzeuge sind von Dream Chip erhältlich, die Palette der Tools wird kontinuierlich erweitert. Auch die Herstellung individueller Varianten nach Kundenwunsch ist möglich.